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流媒体分类播放技术研究与设计

作　者: 程子傲
导　师: 薛建生
学　校: 辽宁大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 流媒体业务分段预取缓存替换流水线技术
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 36次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着三网融合的提出,电信网、计算机网和有线电视网三大网络规模不断扩大,其发展迅猛,为用户提供了更好、更多样的服务。面对赛事直播、视频点播和文件下载等流媒体占据网络大部分流量现象,伴随着流媒体业务的应用的不同,其表现出的特征也有所不同。另一方面,随着需求上的差异,用户也会对网络服务的质量提出个性化的要求。因此,未来的网络应该是一个能区分不同业务、给出等级选择,为客户提供个性化服务的网络,这种个性化的服务打破了传统的被动模式,网络中间各环节应不仅是简单转发的中间站,还应该是有资源收集和分类,以及根据网络状况自适应调节转发策略,主动满足用户个性化需求的功能。预取流媒体数据和缓存替换流媒体数据是流媒体播放技术中的重要环节,直接影响到用户终端所获取到的流媒体播放质量,并且代理服务器对各项进程的任务管理也影响到流媒体数据的分发效果。本文分别从代理服务器预取、缓存替换以及流媒体进程管理三个影响流媒体播放的技术方面加以改进,提出了一种区分流媒体业务类型的分段预取算法SPDS(Segmentation Prefetching based on Differentiated service of Streaming Media )、区分业务的缓存替换策略CRDS(Cache Replacement based on Differentiated service of Streaming Media )以及基于流水线技术的分发进程管理策略。在目前流行的分段预取算法中,都仅仅对流媒体对象采用单一特定的分段算法,并没有考虑用户的个性化需求;缓存替换策略目前其主要思想是根据某一影响参数,对流媒体数据赋予相应的效用值,对已缓存的数据采用“以旧换新”策略,这种策略在一定程度上并没有解决代理服务器系统的负载,而是加大了代理服务器管理数据的操作;代理服务器作为网络转发过程中最重要的环节,处理任务进程的传统串行处理也已经不能使代理服务器减轻负载,提高效率。在网络上实现流媒体技术,需要解决流媒体的缓存、发布、传输及播放等方面的问题。本文针对代理服务器主动预取、缓存策略和流媒体分发策略进行研究,设计流媒体代理服务器内容分发系统。主要工作包括以下内容:1.网络中流媒体应用在直播、点播和下载业务等不同的业务上,需要综合考虑和满足用户的需求,采用人性化的服务提供给用户,选择设计一个适合的策略来给用户相关的服务。本文针对代理服务器在网络中用户访问的流媒体业务,将流媒体划分成不同类型,根据已有的分段策略,综合业务特征,对不同业务调整相应的分段预取策略,提出了一种“分类型—分段预取”策略——SPDS,,可以有效的提高代理服务器对流媒体的预取效率,降低用户播放抖动。2.针对目前流行的代理缓存策略进行研究。提出对代理服务器缓存中流媒体对象采用“替换策略”降低代理服务器缓存的负载。并结合影响流媒体数据播放效果的相应多项参数,构成效用函数,为每一个缓存在代理服务器中流媒体数据段赋予相应的效用值,为不同类型的业务提供不同的服务质量,提出了一种基于区分业务的缓存替换策略CRDS ( Cache Replacement based on Differentiated service of Streaming Media )。这样不仅仅减轻了代理服务器的管理负载,而且也满足网络服务付费服务的个性化的大趋势。3.在代理服务器处理数据操作,结合计算机中的流水线技术,针对代理服务器对缓存数据分发管理给予应用,设计出一种基于流水线的进程管理机制,对代理服务器的预取、缓存替换和数据分发等操作进程应用类似流水线机制,通过采用类流水线预处理操作,自定义相关的操作内容,来实现代理服务器系统的资源合理利用,并且可以更好的利用网络带宽资,提高了流媒体对象的预取、缓存替换和分发的速度,提高代理服务器的效率和吞吐量。最后,通过仿真工具对该“分类预取—缓存替换—流水线管理”方案进行分析和实验,结果表明该方案能够很好的适应网络的动态变化,实时的调整,并且很好的为用户提供了个性化的服务,提高了网络带宽资源的利用率,使得用户播放流媒体文件的抖动及代理服务器对进程任务的管理效率得以改善。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
第1章引言  13-20
  1.1 研究背景  13-15
  1.2 论文的研究现状及意义  15-18
  1.3 论文的工作和内容安排  18-20
第2章流媒体业务分类及分类分段预取算法  20-36
  2.1 缓存数据预取技术介绍  22-24
  2.2 流媒体业务分类  24-26
    2.2.1 流媒体业务分类  24-25
    2.2.2 流媒体业务类型信息提取  25-26
  2.3 分段方法分析  26-30
    2.3.1 常见的分段方法  26-28
    2.3.2 区分流媒体业务的分段算法SPDS  28-30
  2.4 SPDS 算法  30-34
    2.4.1 SPDS 算法前提条件  30-31
    2.4.2 SPDS 算法思想  31-32
    2.4.3 SPDS 算法步骤  32-34
  2.5 本章小结  34-36
第3章基于分类业务的缓存替换策略  36-47
  3.1 代理服务器缓存替换的意义  36-37
  3.2 常见的Cache 替换策略  37-40
    3.2.1 传统替换策略及其直接演化  37-38
    3.2.2 基于缓存内容关键特征的替换策略  38
    3.2.3 基于代价的替换  38-40
  3.3 基于区分业务的缓存替换策略CRDS  40-41
  3.4 CRDS 策略设计  41-46
    3.4.1 CRDS 策略思想  41
    3.4.2 CRDS 策略参数  41-44
    3.4.3 CRDS 策略效用函数  44
    3.4.4 CRDS 策略  44-46
  3.5 本章小结  46-47
第4章流媒体进程分发设计  47-53
  4.1 代理服务器并行处理技术介绍  47-48
  4.2 基于流水线技术的分发进程管理策略  48-50
  4.3 流水线管理性能度量指标  50-51
  4.4 本章小结  51-53
第5章实验与分析  53-59
  5.1 性能指标  53-55
  5.2 SP+CRDS 算法实验  55-57
  5.3 流水线进程管理实验  57-58
  5.4 本章小结  58-59
第6章总结与展望  59-62
  6.1 结论  59-60
  6.2 进一步工作的方向  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-65
攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况  65-66

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